成果報告書詳細
管理番号20120000000529
タイトル*平成23年度中間年報 最先端研究開発支援プログラム/低炭素社会に資する有機系太陽電池の開発/低コスト色素増感太陽電池の製造と発電実証試験
公開日2013/1/18
報告書年度2011 - 2011
委託先名太陽誘電株式会社
プロジェクト番号P09026
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1.研究開発の内容及び成果等
有機系太陽電池の中でも実用化が近いと考えられる色素増感太陽電池(Dye-sensitized Solar Cell)は、他の太陽電池にない特徴を持つが、太陽光発電デバイスとしては、変換効率、信頼性、コストの面に課題があり、現状、既存のSi系太陽電池の代替となるには、未だ研究開発の途上にある。そのため、変換効率及び信頼性の向上、低コスト化に向けた部材及び製造方法の研究開発が必要である。また同時に、実用化のためには、DSCの特徴を活かしたアプリケーションを想定し、その上で実用化上の課題の抽出、改善を進めていく必要がある。
DSCで多く用いられているガラス基板は、コスト試算によると構成部材費の多くを占めている。これをより安価で供給が可能なプラスチック基板に変えることより、一層の低コスト化が図れると期待できる。また、プラスチック基板を適用する事により、軽量化、薄型化、割れないといったガラス基板には無い特徴を付与でき、他の種類の太陽電池とは異なった太陽電池となる。しかし、プラスチック基板は、耐熱性が100~200℃とガラス基板に比べて低く、酸化チタン等の半導体電荷輸送層(多孔質セラミック膜)の形成時に高温がかけられない為、従来の材料、プロセスでは特性向上が見込めない。そこで、プラスチックDSCの更なる変換効率向上も念頭に入れ、多孔質セラミック膜の成膜プロセス及びそれに適した材料の研究開発を進めた。また、信頼性向上、低コスト化を同時に実現するために、多孔質セラミックス膜以外の部位についての検討も必要である。特に電解質についてはプロセスコスト低減及び安全性向上につながるため重要性が高く、今期は、電解液の擬固体化を含む低揮発化を進めた。
英文要約Funding Program for World-Leading Innovative R&D on Science and Technology / Development of organic photovoltaics toward a low-carbon society /
Development of the manufacturing technology of low-cost dye sensitized solar cell and actual proof test of power generation
(TAIYO YUDEN CO.,LTD.)
Dye sensitized solar cells(DSCs)which have numerous advantages to other solar cells are expected as a next generated solar cells. However, there are problems on conversion efficiency, reliability, cost, and it is difficult for DSC to replace a crystalline silicon solar cells. Therefore, we developed low cost and useful DSCs with plastic-substrate as a next generated photovoltaic, and the following results are obtained.
1)“Improvement for low-temperature preparation of nanoporous-TiO2 photo electrodes”
We developed the DSCs with plastic-substrate to achieve low-cost production, lightweight and slimming down. Plastic based DSCs which were constructed by conventional method had lower efficiency than those with glass substrate because the TiO2 photo electrodes on plastic-substrate should not be treated at high temperature (450-550°C) for sintering. We have developed the new method and TiO2 paste applied for low temperature treatment for the purpose of highly efficient plastic-substrate DSCs. We developed new TiO2 pastes and found the optimum condition of UV/O3 treatment for them. As a result, we got the DSC with high conversion efficiency of 5.5% as shown in Fig.1.
2)「Development of optical disk shaped plastic-substrate DSCs and panels」
We developed the optical-disk-shape DSCs, which are designed for flexible photovoltaic generation system, have following features:
- Easy connect and disconnect to the panel with original connection port;
- Good portability due to lightweight-plastic substrate;
The picture of the optical disc shaped plastic DSC cell was shown in Figure 2. The form of our DSC is similar to Compact Disc and Digital Video Disc, there is an hole on center of cell. This hole has two characteristic functions, namely the mechanical fixation and the electric connection. New panel substrate and connectors were also developed to connect the DSCs.
Our application image is the utility of the power supply for emergency such as the huge earthquake. While these DSCs and panels exhibited in PV Japan2011 to be confirmed operation of these systems, although several points to be improved were extracted.
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